研究人员首次制造出在C波段光谱下发光的液滴蚀刻量子点

       帕德伯恩大学物理系和光子量子系统研究所 (PhoQS) 的研究人员已经成功制造出纳米级结构的量子点，该材料的量子特性决定了这些量子点可以在波长处于1530至1565纳米的光学C波段下发光。由于这是第一次通过局部液滴蚀刻和随后在与磷化铟衬底匹配的铝砷化铟/镓砷化铟系统点阵中填充纳米孔制造出这样的量子点，因此这是特非常特殊的。将来，这些量子点可以用作纠缠光子源，这可能与涉及量子技术的创新加密系统有关。光学C波段中的发光在这里尤为重要：在此波长下，光纤网络的减速最小，使得这种量子点有潜在的未来应用价值。研究人员已经将这项研究成果发表在《AIP Advances》杂志上了。

蚀刻纳米孔的表面密度与蚀刻温度的反比以及（b）蚀刻温度为410°C，（c）蚀刻温度为435°C和（d）蚀刻温度为460°C的示例样品表面的AFM图像，不包括孔的均方根表面粗糙度平均为 0.3 nm，所有AFM图像的大小均为10×10μm2，（b）中的黑色条对应于5μm的长度，右侧的颜色刻度对所有图像都有效。图片来源：AIP Advances（2023）。DOI: 10.1063/5.0147281

       由Dennis Deutsch、Christopher Buchholz、Viktoryia Zolatanosha 博士、Klaus Jöns 教授和 Dirk Reuter 教授组成的研究团队在砷化铟铝表面蚀刻纳米孔，并用砷化铟镓填充了这些孔。Denis Deutsch解释道：“如果量子点要用于产生纠缠的光子，制造这种量子点的一个关键要素是晶格匹配。如果不这样做，就会在量子点中产生张力，这会消除所产生的光子的量子力学纠缠”。通过填充液滴蚀刻的孔来制造量子点并不是首创的，但与以前的工艺是不同的，研究人员使用了磷化铟而不是砷化镓的晶格匹配。材料的变化使它们能够实现C波段的发光。除了晶格匹配材料外，量子点的对称性也是它们是否适合作为纠缠光子源的关键因素。因此，该研究成果还对使用不同参数制造的大量孔的对称性进行了统计评估和检查。

       这距离在技术上实现还有很长的路要走，但该方法已经展示了其制造量子点的潜力。这是因为在未来，量子计算在加密方面很可能远远优于传统计算机。纠缠现象是一种有前途的安全交换加密数据的方法，因为任何窃听企图都会因为物理定律而被暴露。由于纠缠光子是通过光纤电缆进行交换的，因此传输必须尽可能低损耗。Deutsch 总结道：“因此，在损耗特别低的光学C波段制造光子是利用纠缠光子进行加密的重要一步”。

       消息来源：https://phys.org/news/2023-06-first-ever-droplet-etched-quantum-dots-c-band.html

       [1]D. Deutsch et al, Telecom C-band photon emission from (In,Ga)As quantum dots generated by filling nanoholes in In0.52Al0.48As layers, AIP Advances (2023). DOI: 10.1063/5.0147281